(57)【要約】【課題】半導体検査装置から得られた半導体集積回路の異常信号と関連する回路を精度よく抽出する半導体集積回路の故障解析方法、故障解析装置、及び故障解析プログラムを提供する。【解決手段】半導体検査装置より得た半導体集積回路の解析データに含まれる異常信号データについて解析データにおける装置座標系の座標を求める信号検出工程と、半導体集積回路の複数の基準点について装置座標系の座標と半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換工程と、座標変換式による装置座標系の座標と設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出工程と、座標変換式と位置誤差とを用いて、装置座標系における異常信号の座標から、設計データにおける異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出工程と、を有する。【選択図】図１
2010190738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体検査装置より得た半導体集積回路の解析データに含まれる異常信号データについて前記解析データにおける装置座標系の座標を求める信号検出工程と、
前記半導体集積回路の複数の基準点について前記装置座標系の座標と前記半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換工程と、
前記座標変換式による前記装置座標系の座標と前記設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出工程と、
前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて、前記装置座標系における前記異常信号の座標から、前記設計データにおける前記異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出工程と、を有することを特徴とする半導体集積回路の故障解析方法。
【請求項２】
前記座標変換工程が、前記複数の基準点を指定する基準点指定工程を含み、
前記回路抽出工程が、前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて前記設計座標系における異常信号の範囲を求める信号座標算出工程を含むことを特徴とする請求項１記載の故障解析方法。
【請求項３】
前記座標変換工程において、それぞれ前記装置座標系と前記設計座標系との複数の座標について最小二乗法を用いて前記座標変換式を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の故障解析方法。
【請求項４】
前記誤差算出工程において、複数の座標について、前記座標変換式による平均二乗誤差を求め、前記平均二乗誤差から前記位置誤差を求めることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の故障解析方法。
【請求項５】
前記座標変換工程において、座標変換式を求めるために最低限必要な数を超える数の前記基準点について前記座標の対応を求め、座標の対応を求めた基準点の中から任意の数の基準点を用いて座標変換式を仮に求め、前記仮に求めた座標変換式を用いたときの各基準点の位置誤差の和を変換誤差として求め、変換誤差が最小になる座標変換式を最終的な座標変換式とすることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の故障解析方法。
【請求項６】
前記座標変換式が射影変換による座標変換式であり、前記座標変換工程において、４以上の前記基準点についての前記装置座標系と設計座標系との座標から前記射影変換のパラメータを算出することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の故障解析方法。
【請求項７】
前記座標変換式が移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とを用いた座標変換式であり、前記座標変換工程において、前記３以上の基準点についての前記装置座標系と設計座標系との座標から、前記移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とを算出することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の故障解析方法。
【請求項８】
半導体検査装置より得た半導体集積回路の解析データに含まれる異常信号データについて前記解析データにおける装置座標系の座標を求める信号検出部と、
前記半導体集積回路の複数の基準点について前記装置座標系の座標と前記半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換部と、
前記座標変換式による前記装置座標系の座標と前記設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出部と、
前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて、前記装置座標系における前記異常信号の座標から、前記設計データにおける前記異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出部と、を有することを特徴とする半導体集積回路の故障解析装置。
【請求項９】
前記解析データの画像データと前記設計データの画像データとを表示する表示部をさらに含み、
前記座標変換部が、前記複数の基準点を指定する基準点指定部を含み、
前記回路抽出部が、前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて前記設計座標系における異常信号の範囲を求める信号座標算出部を含むことを特徴とする請求項８記載の故障解析装置。
【請求項１０】
前記基準点指定部が、前記表示部が表示した前記解析データと設計データとの画像データを用いて前記装置座標系と設計座標系との前記基準点の座標を入力させることを特徴とする請求項９記載の故障解析装置。
【請求項１１】
前記表示部が、前記異常信号を含む前記解析データの画像データと、前記信号座標算出部が求めた異常信号の範囲の画像を含む前記設計データの画像データと、を重ねて表示することを特徴とする請求項９又は１０記載の故障解析装置。
【請求項１２】
前記座標変換部が、それぞれ前記装置座標系と前記設計座標系との複数の座標について最小二乗法を用いて前記座標変換式を算出することを特徴とする請求項８乃至１１いずれか１項記載の故障解析装置。
【請求項１３】
前記誤差算出部が、複数の座標について、前記座標変換式による平均二乗誤差を求め、前記平均二乗誤差から前記位置誤差を求めることを特徴とする請求項８乃至１２いずれか１項記載の故障解析装置。
【請求項１４】
前記座標変換部が、座標変換式を求めるために最低限必要な数を超える数の前記基準点について前記座標の対応を求め、座標の対応を求めた基準点の中から任意の数の基準点を用いて座標変換式を仮に求め、前記仮に求めた座標変換式を用いたときの各基準点の位置誤差の和を変換誤差として求め、変換誤差が最小になる座標変換式を最終的な座標変換式とすることを特徴とする請求項８乃至１３いずれか１項記載の故障解析装置。
【請求項１５】
前記座標変換式が射影変換による座標変換式であり、前記座標変換部が、４以上の前記基準点についての前記装置座標系と設計座標系との座標から前記射影変換のパラメータを算出することを特徴とする請求項８乃至１４いずれか１項記載の故障解析装置。
【請求項１６】
前記座標変換式が移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とを用いた座標変換式であり、前記座標変換部が、前記３以上の基準点についての前記装置座標系と設計座標系との座標から、前記移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とを算出することを特徴とする請求項８乃至１５いずれか１項記載の故障解析装置。
【請求項１７】
請求項１乃至７いずれか１項記載の故障解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする故障解析プログラム。
【請求項１８】
コンピュータを請求項８乃至１６いずれか１項記載の故障解析装置として機能させることを特徴とする故障解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の故障解析方法、故障解析装置、及び故障解析プログラムに関する。特に、半導体検査装置から取得した異常信号の画像データから関連する回路を抽出する故障解析方法、故障解析装置、及び故障解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路の故障解析では、例えば観察画像を取得する半導体検査装置としては、エミッション顕微鏡、ＯＢＩＲＣＨ装置、時間分解エミッション顕微鏡などが用いられている。これらの装置では、不良観察画像として取得される画像を用いて、半導体集積回路の故障箇所などの不良を解析することができる。
【０００３】
特許文献１には、半導体デバイスの観察画像を用い、その不良を解析する半導体不良解析方法であって、半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得ステップと、半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得ステップと、不良観察画像を参照し、反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定ステップと、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数のネットについて解析領域を通過するネットを抽出するネット情報解析ステップと、領域設定ステップ及びネット情報解析ステップによる半導体デバイスの不良の解析結果についての情報を表示手段に表示させる情報表示ステップとを備えた半導体不良解析方法、不良解析装置、及び不良解析プログラムが記載されている。解析領域の設定においては、検査時に半導体デバイスを載置するステージの位置精度を考慮して、不良観察画像での反応領域に対して広めに設定する（段落００３５）。観察画像とレイアウトとの位置合わせは、観察画像の３点とそれに対応するレイアウトの３点を指定して、それらの座標から位置合わせする。必要に応じて４点以上の点を指定して位置合わせする（段落００７８）。さらに、パターン画像の回転、位置の微調整、ズームなどの位置あわせの微調整を手動で行うための操作ボタンを設けることが記載されている（段落００８０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は本発明において与えられる。半導体検査装置から取得する異常信号は、一般に画像（観察像）として得られる。ＬＳＩ構造の微細化によって観察像および観察像内の異常信号の設計データ上の位置を視認するのが困難になっている。さらに、ＬＳＩの構造上、裏面からしか観察像が得られないこともあり、その場合、赤外光などにより観察は可能だが、パターンなどの構造が鮮明に得られないため、異常信号の設計データ上の位置を画像から特定することが困難である。
【０００６】
特許文献１によれば、観察像と設計データとの対応する３点の座標を用いることで、観察像と設計データとの位置を合わせることができる。しかし実際には、サンプルである故障ＬＳＩを装置のステージにセットしたときのサンプルの傾き、サンプルの観察面の凹凸、解析装置のステージの位置誤差がある。そのため、異常信号の設計データ上の位置を求めるときには、誤差が生じる。しかし例えば裏面解析では、観察像のパターンが鮮明でないために、位置合わせの誤差が生じたとしても、その誤差を補正するのは非常に困難である。これを回避するために、特許文献１では、異常信号を広めに設定する（段落００３５）。しかし異常信号を位置誤差よりも十分に広く設定すれば、確実に故障回路を抽出することができるが、故障とは関係ない回路（擬似故障回路）も数多く抽出されてしまう。擬似故障を多く含むリストの中から、真の故障回路を絞り込まなければならない。一方、異常信号を位置誤差よりも狭く設定すれば、真の故障回路を見落とすことがある。
【０００７】
この位置誤差の量は、サンプル面の傾き、ステージの位置誤差などが原因で、観測のたびに、すなわち故障サンプル毎に変わってしまう。そのため、故障回路を精度良く絞り込むためには、観測のたびに変わる位置誤差の量を的確に見積もらなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面による半導体集積回路の故障解析方法は、半導体検査装置より得た半導体集積回路の解析データに含まれる異常信号データについて前記解析データにおける装置座標系の座標を求める信号検出工程と、前記半導体集積回路の複数の基準点について前記装置座標系の座標と前記半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換工程と、前記座標変換式による前記装置座標系の座標と前記設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出工程と、前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて、前記装置座標系における前記異常信号の座標から、前記設計データにおける前記異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出工程と、を有する。
【０００９】
また、本発明の他の側面による半導体集積回路の故障解析装置は、半導体検査装置より得た半導体集積回路の解析データに含まれる異常信号データについて前記解析データにおける装置座標系の座標を求める信号検出部と、前記半導体集積回路の複数の基準点について前記装置座標系の座標と前記半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換部と、前記座標変換式による前記装置座標系の座標と前記設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出部と、前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて、前記装置座標系における前記異常信号の座標から、前記設計データにおける前記異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出部と、を有する。
【００１０】
本発明のさらに他の側面による故障解析プログラムは、上記故障解析方法をコンピュータに実行させる。また、本発明のさらに別の側面による故障解析プログラムは、コンピュータを上記故障解析装置として機能させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置座標系と設計座標系の座標変換式を求め、その座標変換式による位置誤差を求め、さらに上記座標変換式と上記位置誤差とを用いて異常信号に関連する回路を抽出するので、異常信号と関連する回路を精度よく抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法の概略処理フロー図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体集積回路の故障解析方法の詳細処理フロー図である。
【図３】エミッション顕微鏡により異常信号として観測された発光像の画像データである。
【図４】本発明の一実施例における基準点の指定例である。
【図５】本発明の一実施例における別な基準点の指定例である。
【図６】本発明の一実施例において装置座標系における座標と設計座標系における座標を、移動量と回転量と傾斜量と伸縮量とを用いて座標変換を行う例である。
【図７】本発明の一実施例における設計データ上の基準点の一例である。
【図８】本発明の一実施例における位置誤差を説明する図面である。
【図９】本発明の一実施例による故障解析装置のブロック図である。
【図１０】本発明の一実施例において、解析データにおける異常信号を設計データと重ねて表示した一例を示す図面である。
【図１１】本発明の一実施例において、解析データにおける異常信号を設計データと重ねて表示した別の例を示す図面である。
【図１２】本発明の実施に用いることのできるコンピュータの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、必要に応じて図面を参照して説明する。なお、実施形態の説明において引用する図面及び図面の符号は実施形態の一例として示すものであり、それにより本発明による実施形態のバリエーションを制限するものではない。
【００１４】
本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、例えば、図１、図９に示すように、半導体検査装置１より得た半導体集積回路の解析データ２に含まれる異常信号１１データについて解析データ２における装置座標系の座標を求める信号検出工程Ｓ１と、半導体集積回路の複数の基準点について装置座標系の座標と半導体集積回路の設計データにおける設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換工程Ｓ２と、座標変換式による装置座標系の座標と設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出工程Ｓ３と、座標変換式と位置誤差とを用いて、装置座標系における異常信号１１の座標から、設計データにおける異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出工程Ｓ４と、を有する。すなわち、座標変換式と座標変換式による位置誤差とを求め、その座標変換式と位置誤差とを用いて異常信号に関連する回路を抽出しているので、故障ＬＳＩに対して半導体検査装置により観測された異常信号に対して異常信号の原因となる故障回路を特定することができる。特に観測のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて異常信号を誤差量だけ広く取った領域を通る回路を抽出すれば、検出する擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、例えば、図２に示すように、座標変換工程Ｓ２が、複数の基準点を指定する基準点指定工程Ｓ２Ａを含み、回路抽出工程Ｓ４が、前記座標変換式と前記位置誤差とを用いて設計座標系における異常信号の範囲を求める信号座標算出工程Ｓ４Ａを含む。
【００１６】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、座標変換工程Ｓ２において、それぞれ装置座標系と設計座標系との複数の座標について最小二乗法を用いて座標変換式を算出する。最小二乗法を用いるので、位置合わせには、人為的な要素が入らず、精度よく座標変換を行うことができる。また、観察面が傾いているために観察像が歪んでいるときでも、位置合わせ誤差を最小にすることができる。
【００１７】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、誤差算出工程Ｓ３において、複数の座標について、座標変換式による平均二乗誤差を求め、平均二乗誤差から位置誤差を求める。平均二乗誤差そのものを位置誤差としてもよいし、平均二乗誤差に係数を掛けたり、足したりして位置誤差を求めてもよい。いずれにせよ、位置誤差を平均二乗誤差を用いて求めれば、人為的な要素が入らず、過不足ない位置誤差を求めることができる。特に、観察のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけひろく取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００１８】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、座標変換工程において、座標変換式を求めるために最低限必要な数を超える数の基準点について座標の対応を求め、座標の対応を求めた基準点の中から任意の数の基準点を用いて座標変換式を仮に求め、仮に求めた座標変換式を用いたときの各基準点の位置誤差の和を変換誤差として求め、変換誤差が最小になる座標変換式を最終的な座標変換式とする。基準点の取り方によって、位置精度が変わる場合もあるので、座標変換式を解くために必要な最低限必要な数を超える数の基準点の座標を求め、それら求めた基準点の中から、任意の数の基準点を用いて座標変換式を仮に求めることができる。この任意の数の基準点には少なくとも座標変換式を解くために必要な数の基準点が含まれる。どの基準点を用いるかによって仮の座標変換式が複数存在する場合があるが、その場合は、各座標変換式を用いて変換誤差を求め、最も変換誤差の少ない座標変換式を最終的な座標変換式とすることにより、基準点の取り方の違いによる誤差ばらつきの大きさを低減することができる。特に、観察面に起伏があるために観察像が歪をもっているときでも、位置合わせ誤差を最小にすることができる。また、観察のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけ広く取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００１９】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、座標変換式が射影変換による座標変換式（例えば数式（４））であり、座標変換工程Ｓ２において、４以上の基準点についての装置座標系と設計座標系との座標から射影変換のパラメータを算出する。射影変換により座標変換を行う場合は、数式（４）の通り、求めなければならないパラメータが８個（ａｏ、ｂｏ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２）あるので、基準点は少なくとも４つ必要である。これにより、観察面が傾いているために、サンプルの矩形領域が解析像の任意の凸型四辺形領域となるような像の歪を有する場合であっても、位置合わせ誤差を最小にすることができる。また、観察のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけ広く取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００２０】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析方法は、例えば図６に示すように、座標変換式が移動量（ｘｏ、ｙｏ）と、回転量θと、傾斜量βと、伸縮量（λｘ、λｙ）とを用いた座標変換式であり、座標変換工程Ｓ２において、３以上の基準点についての装置座標系と設計座標系との座標から、移動量（ｘｏ、ｙｏ）と、回転量θと、傾斜量βと、伸縮量λｘ、λｙとを算出する。上記のとおり、求めるパラメータが６個あるので、基準点は、少なくとも３つ必要である。これにより、観察面が傾いているために、サンプルの矩形領域が解析像の平行四辺形となるような像の歪を有する場合であっても、位置合わせ誤差を最小にすることができる。また、観察のたびに変化する位置合わせ誤差を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけ広く取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００２１】
さらに、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、例えば図９に示すように、半導体検査装置１より得た半導体集積回路の解析データ２に含まれる異常信号１１データについて解析データ２における装置座標系の座標を求める信号検出部３と、半導体集積回路の複数の基準点について装置座標系の座標と前記半導体集積回路の設計データ４における設計座標系の座標との対応を求め、装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める座標変換部５と、座標変換式による装置座標系の座標と設計座標系の座標との位置誤差を求める誤差算出部６と、座標変換式と位置誤差とを用いて、装置座標系における異常信号１１の座標から、設計データ４における異常信号１１に関連する回路を抽出する回路抽出部７と、を有する。座標変換式を求める座標変換部５と、座標変換部が求めた座標変換式を用いて位置誤差を求める誤差算出部と、座標変換部が求めた座標変換式と、誤差算出部が求めた位置誤差と、を用いて異常信号に関連する回路を抽出するので、精度のよい回路抽出を行うことが可能である。
【００２２】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、例えば図９に示すように、解析データ２の画像データと設計データ４の画像データとを表示する表示部８をさらに含み、座標変換部５が、複数の基準点を指定する基準点指定部５Ａを含み、回路抽出部７が、座標変換式と位置誤差とを用いて設計座標系における異常信号の範囲１３を求める信号座標算出部７Ａを含む。
【００２３】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、基準点指定部５Ａが、表示部８が表示した解析データ２と設計データ４との画像データを用いて装置座標系と設計座標系との基準点の座標を入力させる。例えば、表示部が図４のように解析データと設計データを並べて表示し、同一箇所を基準点として入力させたり、図５に示すように、設計データと解析データを重ねて表示し、基準点を指定することができる。
【００２４】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、例えば、図１０、図１１に示すように、表示部８が、異常信号１１を含む解析データ２の画像データと、信号座標算出部７Ａが求めた異常信号の範囲１３の画像を含む設計データ４の画像データと、を重ねて表示する。
【００２５】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、座標変換部５が、それぞれ装置座標系と設計座標系との複数の座標について最小二乗法を用いて座標変換式を算出する。座標変換部が座標変換式のパラメータを最小二乗法を用いて求めているので精度のよい座標変換式を求めることができる。特に、観察面が傾いているために観察像が歪んでいるときでも、位置合わせ誤差を最小にすることができる。
【００２６】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、誤差算出部６が、複数の座標について、座標変換式による平均二乗誤差（一例として数式（2）参照）を求め、平均二乗誤差から前記位置誤差を求める。平均二乗誤差から位置誤差を求めているので、作業者のスキルに依存せず過不足のない位置誤差を求めることができる。また、位置誤差は平均二乗誤差そのものを位置誤差としてもよいし、平均二乗誤差に定数を掛けたり、足したりして位置誤差を求めてもよい。特に、誤差算出部が観察のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけひろく取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００２７】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、座標変換部５が、座標変換式を求めるために最低限必要な数を超える数の基準点について座標の対応（例えば、図８のＱ１〜Ｑ４とＰ１〜Ｐ４との座標の対応）を求め、座標の対応を求めた基準点の中から任意の数の基準点を用いて座標変換式を仮に求め、仮に求めた座標変換式を用いたときの各基準点の位置誤差の和を変換誤差として求め、変換誤差が最小になる座標変換式を最終的な座標変換式とする。基準点の取り方によっても座標変換式の精度は変わってくるので、上記構成によれば、複数通りの基準点の取り方について座標変換式を取りに求め、その中から、誤差が最小になる座標変換式を最終的な座標変換式とすることができる。特に、観察面に起伏があるために観察像が歪をもっているときでも、位置合わせ誤差を最小にすることができる。また、観察のたびに変化する位置合わせの誤差量を定量的に求めて、異常信号を誤差量だけ広く取った領域を通る回路を抽出することで、抽出される擬似故障回路の数を抑えながら、真の故障回路を抽出することができる。
【００２８】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、座標変換式が射影変換による座標変換式（一例として数式（３）、（４）参照）であり、座標変換部５が、４以上の基準点についての装置座標系と設計座標系との座標から射影変換のパラメータを算出する。射影変換による座標変換式に、８個のパラメータ（ａ０，ｂ０、ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２）が必要である場合には、４以上の基準点についての装置座標系と設計座標系の座標からパラメータを求める。これにより、観察面が傾いているために、サンプルの矩形領域が解析像の任意の凸型四辺形領域となるような像の歪を有する場合であっても、位置合わせ誤差を最小にすることができる。
【００２９】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析装置１０は、図６に示すように、座標変換式が移動量（ｘ０、ｙ０）と、回転量θと、傾斜量βと、伸縮量（λｘ、λｙ）とを用いた座標変換式であり、座標変換部５が、３以上の基準点についての装置座標系と設計座標系との座標から、移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とを算出する。３組以上の基準点の座標から、移動量（ｘ０、ｙ０）、回転量θ、傾斜量β、伸縮量（λｘ、λｙ）の６つのパラメータを求める。これにより、観察面が傾いているために、サンプルの矩形領域が解析像の平行四辺形となるような像の歪を有する場合であっても、位置合わせ誤差を最小にすることができる。
【００３０】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析プログラム２５は、上記故障解析方法（図１、図２）をコンピュータ３０（図１２）に実行させる。すなわち、エンジニアリングワークステーションやパーソナルコンピュータ等の図１２のような汎用的なコンピュータに、本発明による故障解析プログラム２５をインストールすることにより、コンピュータに図１、図２に記載した故障解析方法を実行させることができる。
【００３１】
また、本発明の一実施形態による半導体集積回路の故障解析プログラム２５は、コンピュータ３０（図１２）を故障解析装置１０（図９）として機能させる。なお、図９において、解析データ２が半導体検査装置１の検査結果によるものであれば、半導体検査装置１自体は、故障解析装置１０に含めなくともよいし、半導体検査装置１を故障解析装置１０に含めるのならば故障解析プログラム２５が半導体検査装置１についても制御するものであってもよい。以下、実施例について、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００３２】
図２は、実施例１による半導体集積回路の故障解析方法の詳細処理フロー図である。図２において、ステップＳ１は、故障したＬＳＩに対して半導体検査装置から得た異常信号について、半導体検査装置上の座標（装置座標系）を取得する信号検出工程である。ステップＳ２Ａは、次のステップＳ２座標変換工程前処理としても、座標変換のための基準点を指定する基準点指定工程である。ステップＳ２は、装置座標系と設計データ上の座標（設計座標系）との位置関係を座標変換式として算出する座標変換工程である。ステップＳ３は、装置座標系と設計座標系との位置誤差を算出する誤差算出工程である。位置誤差の算出は、ステップＳ２で求めた座標変換式を用いて基準点の装置座標系の座標を設計座標系の座標に変換し、その精度をステップＳ２Ａで直接指定した基準点の設計座標系の座標と比較することにより位置誤差を求める。ステップＳ４Ａは、異常信号の設計座標を算出する信号座標算出工程である。このステップＳ４Ａは、次のステップＳ４の回路抽出工程の前処理となる工程である。ステップＳ４Ａでは、ステップＳ１で求めた異常信号の装置座標系の座標をステップＳ２で求めた座標変換式とステップＳ３で求めた位置誤差を用いて異常信号の設計座標系の座標とその位置誤差範囲を求める。ステップＳ４は、ステップＳ４Ａで求めた異常信号の設計座標系の座標とその位置誤差範囲を用いて異常信号に関連する回路を抽出する回路抽出工程である。
【００３３】
ステップＳ１で用いられる半導体検査装置には、エミッション発光を異常信号として検出するエミッション解析装置、ＯＢＩＲＣＨ反応を異常信号として検出するＯＢＩＲＣＨ解析装置の他、ＬＳＩに対して、電気信号、赤外線、可視光、紫外線、レーザー、Ｘ線、電子、イオン、超音波、振動などを与え、電気信号、赤外線、可視光、紫外線、レーザー、Ｘ線、電子、イオン、超音波、振動などを異常信号として検出できる半導体検査装置であれば、どのようなものであってもよい。
【００３４】
図３は、半導体検査装置で検出される異常信号の例として、エミッション顕微鏡により異常信号１１として観測された発光像の画像データを示す。図３に示すように、半導体検査装置では、検査対象とする半導体集積回路の観察像と観察像内に現れる異常信号を画像テータとして検出することができる。ステップＳ１では、その異常信号１１の解析像における装置座標系の座標を求めておく。
【００３５】
次に、ステップＳ２Ａ基準点指定工程では、半導体検査装置から得られる半導体集積回路の観察像の他、解析対象とする半導体集積回路の回路レイアウト設計データから設計データの画像データを表示する。観察像と設計データは、別々に表示してもよいし、図４に示すように並べて表示してもよいし、図５に示すように重ねて表示しても良い。さらに、ステップＳ２Ａ基準点指定工程では、解析対象とする半導体集積回路内の一箇所を基準点（実基準点）とし、その実基準点に対応する設計データ上の座標を基準点（設計基準点）として、実基準点の装置座標と設計基準点の設計座標とを複数の基準点について指定する。基準点の指定方法の一例を図４に示す。図４では、観察像（解析データ）と設計データとを並べて表示させ、両者が同一箇所であると視認できる箇所を基準点として指定する。図４では、観察像上の１点を実基準点として指定し、設計データ上の実基準点に対応する１点を設計基準点として指定する。このようにして得られた基準点の組を複数指定する。図５は、図４との別の基準点の指定方法を示す例である。図５では、解析対象とする半導体集積回路について半導体検査装置で取得した観察像画像データと設計データとを重ね合わせて表示して、重ね合わせて表示された画像上の任意の１点について、実基準点と設計基準点の座標とを抽出する。一般的には、観察像には像の歪があるため、設計データの画像データと、すべての箇所で一致することはないが、重ね合わせて両者が一致する点を基準点として指定することができる。このようにして複数の基準点について、対応する装置座標系の座標と設計座標系の座標とを取得する。
【００３６】
次に、ステップＳ２座標変換工程では、ステップＳ２Ａ基準点指定工程で指定された複数の基準点の組（装置座標系における基準点と設計座標系における基準点）から、装置座標系と設計座標系についての位置関係を座標変換式として求める。さらに、ステップＳ３誤差算出工程では、基準点の設計座標系の座標（ステップＳ２Ａで求めた座標）と、座標変換式を使って求めた設計座標系の座標と、について位置誤差を求める。解析対象である半導体集積回路をサンプルとして半導体検査装置のステージにセットしたときのサンプルの傾き、サンプルの観察面の凹凸、半導体検査装置のステージの位置誤差などが原因となって、基準点指定工程（ステップＳ２Ａ）で指定された基準点の座標には、誤差が含まれる。この誤差を小さくするためにこの実施例では、基準点指定工程で指定された複数の基準点の組に対して、座標変換工程では、装置座標系と設計座標系の位置関係を座標変換式として求める。この座標変換式のパラメータは最小二乗法により求めている。さらに、この座標変換式を使って求めた基準点の座標とあらかじめ指定した基準点の座標の位置関係から複数の基準点の組に対する平均二乗誤差を求めて位置誤差とする。
【００３７】
装置座標系と設計座標系との座標変換の一例を図６に示す。装置座標系（ｘ、ｙ）を設計座標系（Ｘ、Ｙ）に変換するために、３組以上の基準点（ｘｉ、ｙｉ）と（Ｘｉ、Ｙｉ）から作成される方程式から、移動量：ｘ０、ｙ０、回転量：θ、傾斜量：β、伸縮量：λｘ、λｙを最小二乗法により求める。座標変換式を一般的な形で記載すると数式（１）のようになる。
【００３８】
【数１】
2010190738.tif 000003
【００３９】
ステップＳ３誤差算出工程では、座標変換式を使って求めた基準点の装置座標系と設計座標系の位置関係から求めた基準点の組に対する平均二乗誤差を求める。座標変換式が数式（１）で表されるときの、平均二乗誤差は、数式（２）で表される。基準点の装置座標系での座標を座標変換式に代入した求めた設計座標系の座標と、ステップＳ２Ａで指定した基準点の設計座標系の座標とについて差分を取る。さらに複数の基準点について、平均二乗和を求めることで、平均二乗誤差を求める。
【００４０】
【数２】
2010190738.tif 000004
【００４１】
次に、ステップＳ４Ａの信号座標算出工程では、座標変換工程で取得した座標変換式と誤差算出工程で取得した位置誤差を用いて、信号検出工程で取得した異常信号の設計座標と位置誤差を算出する。
【００４２】
さらに、ステップＳ４の回路抽出工程では、信号座標算出工程で取得した異常信号の設計座標を位置誤差の量だけ広げた領域（異常信号領域）を通る回路を設計データから抽出する。この抽出した回路が異常信号と関連する回路になる。
【実施例２】
【００４３】
実施例１とは、異なる別な半導体集積回路の故障解析方法について実施例２として、図面を参照して説明する。図７は設計データ上の基準点の一例である。基準点指定工程では、４組以上の基準点の組を指定する。ＬＳＩチップの端などの視認しやすい箇所を基準点とすれば、実基準点と設計基準点との対応を容易に取ることができる。座標変換工程では、基準点の組から、最小二乗法により射影変換のパラメータを算出することで装置座標系と設計座標系との座標変換式を求める。射影変換による座標変換式の一例を数式（３）に示す。
【００４４】
【数３】
2010190738.tif 000005
【００４５】
最小二乗法により、４組以上の基準点について観察像における座標（ｘｉ、ｙｉ）と設計データにおける座標（Ｘｉ、Ｙｉ）とから座標変換式における８個のパラメータ（ａ０、ｂ０、ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２）を求める。誤差算出工程では、座標変換式から求めた基準点の組に対する平均二乗誤差を求める。具体的には、数式（４）の座標変換式を数式（２）に代入して平均二乗誤差を求める。
【００４６】
【数４】
2010190738.tif 000006
【実施例３】
【００４７】
半導体集積回路のさらに別な故障解析方法について実施例３として図面を参照して説明する。座標変換工程では、複数の基準点の組の中から、座標変換式の導出に最小限必要な組数以上の基準点（対象基準点）を用いて、装置座標系と設計座標系の座標変換式を求める。誤差算出工程では、位置関係から求めた対象基準点に対して、設計座標系上の基準点の座標と装置座標系の基準点を座標変換式を用いて計算で求めた設計座標系上の座標との位置誤差を求め、各対象基準点の位置誤差の和を変換誤差とする。
【００４８】
例えば図６を用いて説明した移動量と、回転量と、傾斜量と、伸縮量とをパラメータとした座標変換式では、６個の変換パラメータを求めるために、３組以上の基準点を指定する必要がある。例えば６組の基準点を指定したとする。３組の基準点を採用すると平均二乗誤差はゼロであるから、６組の基準点に対して、４組、５組、６組となる基準点の組を取り出す。４組となる組み合わせ数は１５、５組となる組み合わせ数は６、６組となる組み合わせ数は１であり、全部で２２組の組み合わせが考えられる。これら２２組に対して、それぞれ座標変換式を求める。さらに求まった座標変換式から、実基準点が座標変換された設計座標系上の点と設計基準点との距離を計算する。座標変換式を求めるのに直接使用した全ての対象基準点に対する距離の和を変換誤差とする。変換誤差がもっとも小さい座標変換式を最終的な座標変換式として採用する。
【００４９】
図８に、観察像（解析データ）上で指定した基準点の装置座標系の座標（Ｑ１〜Ｑ４）と、設計データ上で指定した基準点の設計座標系の座標（Ｐ１〜Ｐ４）と、座標変換式を用いて装置座標系の座標Ｐ１から変換した設計座標系の座標（Ｐ１Ａ）と、の関係を示す。観察像の歪や基準点の設定誤差がなく、座標変換式が完全なものであれば、装置座標系の座標（実座標Ｑ１）を座標変換式を用いて変換した座標（Ｐ１Ａ）と設計座標系の基準点の座標（設計基準点Ｐ１）は完全に一致する。しかし、観測像のゆがみ等の理由により、完全には、一致しない。Ｐ１とＰ１Ａとの間には距離がある。各基準点についてこの距離の和を合計し変換誤差とし、さらに、変換誤差が最も少ない座標変換式を最終的な座標変換式とすることにより、より座標精度の高い解析を行うことができる。
【００５０】
ここで、求まった座標変換式から、実基準点が座標変換された設計座標系上の点と設計基準点とについて、位置誤差を求めればよく、上記変換誤差は単純な距離の和に限定するものではない。例えば、異常信号からの距離など、半導体集積回路上の位置に応じて、誤差（例えば図８のＰ１とＰ１Ａ）の距離を重み付けし、重み付けされた誤差の和を変換誤差としてもよい。
【実施例４】
【００５１】
次に、半導体集積回路の故障解析装置の実施例について実施例４として説明する。図９は、実施例４の半導体集積回路の故障解析装置１０の構成を示すブロック図である。図９において、半導体検査装置１は、解析対象とする半導体集積回路の観察像と観察像の中に含まれる異常信号を解析データ２として出力する。解析データ２は半導体検査装置１が出力する画像データである。なお、故障解析装置１０において、解析データ２が入力できれば、半導体検査装置１自体は、故障解析装置１０に含まれなくてもよい。設計データ４は解析対象とする半導体集積回路の回路設計レイアウトデータである。信号検出部３は、設計データ４と、解析データ２から異常信号の座標を検出する。基準点指定部５Ａは、複数の基準点を設定し、その解析データ２と設計データ４における座標データを求める。座標変換部５は、解析データ２における基準点座標と設計データ４における基準点座標から解析データにおける座標を設計データにおける座標に変換する座標変換式を求める。誤差算出部６は、座標変換部５が求めた座標変換式を用いて、解析データの座標を設計データの座標に変換した場合の位置誤差を求める。信号座標算出部７Ａは、信号検出部３が求めた異常信号の装置座標系（解析データ２）における座標を座標変換部５が求めた座標変換式と、誤差算出部６を求めた位置誤差とを用いて設計座標系の座標と、その位置誤差（範囲）を求める。回路抽出部７は、信号座標算出部７Ａが求めた設計座標系における異常信号の座標とその位置誤差を考慮した範囲を元に異常信号に関連する回路を抽出する。表示部８は、解析データに含まれる観察像や異常信号画像、設計データの画像データ、装置座標系と設計座標系における基準点の位置等を表示する。
【００５２】
なお、図９に示す実施例４の故障解析装置の構成により、すでに説明した実施例１乃至３の故障解析方法を実行することができる。また、表示部８は、図１０、図１１に示すように解析データと設計データを重ねて表示し、解析データにおける異常信号１１の他、座標変換式を使って求めた設計データ上における異常信号の座標を異常信号領域として表示し、さらにこれに位置誤差を加えた設計データにおける異常信号の範囲を誤差考慮領域１３として表示する。なお、異常信号の範囲がＸＹ座標で求められる場合には、図１０に示すように誤差考慮領域１３は矩形になり、異常信号の範囲が円又は楕円の領域としても求まる場合には、図１１のように誤差考慮領域１３は、円又は楕円の領域となる。なお、誤差考慮領域の範囲は、誤差量だけ広く取ればよく、その形状を矩形や楕円に限定するものではない。
【実施例５】
【００５３】
上記実施例１乃至実施例３の半導体集積回路の故障解析方法、実施例４の故障解析装置は、図１２に示すコンピュータ３０にインストールされる故障解析プログラム２５によっても実施することができる。
【００５４】
図１２においてコンピュータ３０は、ＣＰＵ２１とプログラムを実行するための指示を入力する入力部２２と、出力部２３、記憶部２４、半導体検査装置１から得られる解析データ２、設計データ４を取得するための外部データ取得部２６とを備えている。記憶部２４は、キャッシュや半導体メモリのような主記憶装置以外に、ハードディスクやＣＤ、ＤＶＤなどの磁気記憶媒体、光記憶媒体のような補助記憶装置を含んでもよい。
【００５５】
記憶部２４には、実施例１乃至３で説明した信号検出工程、基準点指定工程、座標変換工程、誤差算出工程、信号座標算出工程、回路抽出工程をＣＰＵに実行させる故障解析プログラム２５が格納されている。また、外部から取得した解析データ２、設計データ４も、記憶部２４に格納される。
【００５６】
出力部２３では、解析データ２、設計データ４、およびそれらを重ね合わせて表示する。また位置誤差の量だけ異常信号を広げた領域を表示する。そして、入力部２２と、ＣＰＵ２１と、記憶部２４と、外部データ取得部２６と、出力部２３は、それぞれバスラインで接続されている。
【００５７】
また、上記半導体集積回路の故障解析プログラム２５がインストールされたコンピュータ３０は、信号検出部３、基準点指定部５Ａ、座標変換部５、誤差算出部６、信号座標算出部７Ａ、回路抽出部７を有する故障解析装置１０として機能する。このコンピュータは、ディスプレイ等の出力部２３、キーボード、マウス等の入力部２２、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ等の補助記憶装置、インターネット接続等の外部インタフェース機能を備えた一般的なエンジニアリングワークステーションやパーソナルコンピュータでもよい。また、上記半導体集積回路の故障解析プログラムは、半導体メモリ、磁気記憶装置、光記憶装置等の記憶媒体や、インターネットを介して上記コンピュータにインストールすることができる。
【００５８】
以上、実施例について説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、半導体集積回路の故障解析に広く用いることができる。本発明を用いることによって、半導体集積回路の不良を容易に回路に遡って解析することができ、半導体集積回路の品質、歩留まりを高めることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１：半導体検査装置
２：解析データ
３：信号検出部
４：設計データ
５：座標変換部
５Ａ：基準点指定部
６：誤差算出部
７：回路抽出部
７Ａ：信号座標算出部
８：表示部
１０：故障解析装置
１１：異常信号（検出信号）
１２：異常信号領域（検出信号領域）
１３：誤差考慮領域（異常信号の範囲）
２１：ＣＰＵ
２２：入力部
２３：出力部
２４：記憶部
２５：故障解析プログラム
２６：外部データ取得部
３０：コンピュータ
【図１】
2010190738.tif 000007
【図２】
2010190738.tif 000008
【図３】
2010190738.tif 000009
【図４】
2010190738.tif 000010
【図５】
2010190738.tif 000011
【図６】
2010190738.tif 000012
【図７】
2010190738.tif 000013
【図８】
2010190738.tif 000014
【図９】
2010190738.tif 000015
【図１０】
2010190738.tif 000016
【図１１】
2010190738.tif 000017
【図１２】
2010190738.tif 000018